Technische Kompetenz rund um die Brennstoffzelle

Basierend auf über 30 Jahren Erfahrung mit Brennstoffzellenkomponenten und -systemen verfügt Freudenberg e-Power Systems über das technische Know-how, um seinen Kunden einen erheblichen Mehrwert zu bieten: minimierte Brennstoffkosten, reduzierter Wartungsaufwand und eine lange Betriebsdauer. Unsere Brennstoffzellensysteme kombinieren Material, Systemdesign und Betriebsstrategie auf innovative Weise.

Vom Gesamt- und den Teilsystemen bis hin zur Nanoebene der Elektrochemie verfolgen wir einen ganzheitlichen Ansatz für die Systemfunktionalität und -zuverlässigkeit. Dank unseres bewährten technischen Know-hows erfüllen unsere Hochleistungs-Brennstoffzellensysteme die strengen branchenspezifischen Anforderungen und bieten gleichzeitig niedrige Gesamtbetriebskosten. 

Der SMARTR- Stack

Das Herzstück eines jeden Brennstoffzellensystems ist der Brennstoffzellen-Stack. Seine Konstruktion bestimmt die Effizienz und die Betriebslebensdauer des gesamten Systems. Daher setzen wir bei der Entwicklung und Produktion unserer SMARTR-Hochleistungs-Stack-Plattform auf Wertschöpfungstiefe: Ausgehend von der Zellebene führen die Auswahl der Rohstoffe und die richtige Konfiguration der Komponenten zu einem einzigartigen technischen Leistungsniveau.

Die von uns verwendeten Materialien, wie z. B. Grafit-Bipolarplatten, erfüllen die langen Betriebsanforderungen von Schwerlastanwendungen von mehr als 100.000 Stunden.

Der SMARTR-Stack verfügt über eine einzigartige Temperaturverteilung von weniger als fünf Grad Celsius auf Zellebene über den gesamten Stack bei einer Temperaturspreizung im Kühlwasser von 10 Grad Celsius. Dadurch kann das System seine Effizienz auch in anspruchsvollen Umgebungen und Situationen beibehalten, ohne dass die Lebensdauer beeinträchtigt wird, z. B. wenn ein Truck mit einer vollen Ladung bergauf oder bergab fährt.

Der SMARTR-Stack wurde für die industrielle Fertigung in großen Stückzahlen entwickelt und basiert auf unserer Strategie der Verwendung identischer Teile. Er trägt dazu bei, die Skaleneffekte in allen Heavy-Duty-Segmenten zu maximieren und bietet unseren Kunden eine wettbewerbsfähige Lösung.

MEGA – Membrane Electrode Gasket Assembly

Robust, stabil, langlebig und unempfindlich gegenüber Wasserstoffverunreinigungen sind unsere Membran-Elektroden-Dichtungseinheiten (MEGA) optimal für Brennstoffzellensysteme geeignet, die mit reinem Wasserstoff oder Reformat betrieben werden. In unseren eigenen MEGA-Designs kombinieren wir Fertigungstechnologien mit Komponenten-Know-how, um die Lebensdauer und Leistung unserer Brennstoffzellen zu maximieren und gleichzeitig die Baugruppen kosteneffizient und skalierbar zu produzieren.

Diese Mehrkomponententeile sind für die Großserienproduktion ausgelegt, wobei hauseigene Dichtungsmaterialien den langfristigen Schutz des aktiven Bereichs und aller MEGA-Schichten gewährleisten. Unsere MEGAs arbeiten effizient unter harten Betriebsbedingungen, sind bei niedriger und hoher Luftfeuchtigkeit einsatzfähig und können einem breiten Temperatur- und Druckbereich standhalten, ohne dass die Lebensdauer beeinträchtigt wird.

Dank unserer Zell- und Produktionserfahrung können wir kostenoptimierte und hocheffiziente MEGA-Lösungen kundenspezifisch anpassen. So können unsere Kunden für jede Anwendung den geringstmöglichen Kraftstoffverbrauch und die niedrigsten Wartungskosten realisieren.

Die wahren Heavy-Duty-Experten

Wir sind bereit, Ihre Fragen zu beantworten und Sie über die am besten geeigneten E-Power-Lösungen für Ihre Schwerlast-Brennstoffzellenanwendungen zu beraten.

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Eigene Produktion von Katalysatoren

Unsere firmeneigene Katalysatorproduktion ermöglicht niedrige Herstellungskosten und gewährleistet gleichzeitig eine hohe Effizienz und lange Lebensdauer durch hochreaktive und langlebige Katalysatorschichten. Um die Leistung und Haltbarkeit unserer Katalysatoren zu steigern, entwickeln wir Katalysator-Nanostrukturen der nächsten Generation, darunter Kern-Schale- und Legierungspartikel. Dabei nutzen wir einen patentierten Herstellungsprozesses, der mit unserer kosteneffizienten Rolle-zu-Rolle-Technologie kompatibel ist. So können wir das Design der Katalysatoren steuern und sie an die spezifischen Anforderungen von Heavy-Duty-Fahrzeugenanpassen.

Dank unseres Know-hows können wir neue Generationen von Katalysatoren schnell und kosteneffizient vom Labor in den industriellen Maßstab überführen. Dies erlaubt eine großvolumige Industrialisierung zu wettbewerbsfähigen Preisen. Gleichzeitig ermöglicht der Einsatz einer Platinlösung anstelle von mit Katalysator beschichteten Standardmembranen eine erhebliche Kostenreduzierung.

Unser patentiertes Herstellungsverfahren führt zu kleinen Partikelgrößen mit maximaler Oberfläche und geringerer Platinbeladung. So entstehen maßgeschneiderte Lösungen wie CO-tolerante Anodenkatalysatoren für Anwendungen in der Schifffahrtsindustrie oder anfahr- und abschalttolerante Katalysatoren für Trucks und Busse – für zuverlässige und langlebige Produkte.

Grafit-Bipolarplatten

Wenn es um langfristige Beständigkeit gegen chemische Belastungen auf Zellebene geht, sind unsere Grafit-Bipolarplatten die richtige Lösung. Sie sind speziell für die rauen Bedingungen ausgelegt, die durch die elektrochemischen Reaktionen in den Zellen entstehen. Dies ist ein enormer Vorteil gegenüber Bipolarplatten aus Metall, die keine hohe Lebensdauer haben und korrosionsanfällig sind. Unsere Grafit-Bipolarplatten halten mehr als 100.000 Stunden, sind hocheffizient und robust und verfügen über ein innovatives Kühlkonzept auf Zellebene.

Die einzigartige Zellkühlung führt zu einer geringen Temperaturverteilung von nur fünf Grad Celsius. Dadurch wird eine beschleunigte Degradation durch thermischen Stress vermieden – der wichtigste Faktor für Lebensdauer und Effizienz.

Dies erlaubt eine vorübergehende Überhitzung der Zellen in schwierigen Situationen, z. B. wenn ein Lkw mit voller Ladung bergauf oder bergab fährt, ohne dass die Lebensdauer beeinträchtigt oder das Kühlsystem des Fahrzeugs überlastet wird. Das Ergebnis ist die volle Leistungsabgabe und eine erstklassige Kraftstoffeffizienz sowie ein kompaktes und kosteneffizientes Kühlsystem für schwere Nutzfahrzeuge.

Prüfung und Validierung

Die Erprobung und Langzeitvalidierung unserer Produkte ist ein wesentlicher Bestandteil unserer Entwicklungsarbeit, um die Herstellung sicherer und zuverlässiger Produkte zu gewährleisten. Die Tests finden in unseren Innovationszentren in München statt, einem der größten Brennstoffzellen-Testzentren in Europa mit einer Testkapazität von mehr als 4 MW. Ein weiteres Testzentrum in Plymouth, Michigan (USA), ergänzt dies und unterstützt Produkttests in der Nähe unserer Kunden in Nordamerika.

Der umfassende Testprozess beginnt auf Zellebene mit einer eingehenden elektrochemischen Analyse und setzt sich mit der Langzeitvalidierung von short stacks, full stacks und Komplettsystemen fort, um so die Zuverlässigkeit und Leistung eines jeden Systems zu belegen. Darüber hinaus führen wir über mehrere Jahre hinweg Langzeitvalidierungsprogramme mit detaillierten regelmäßigen Zellcharakterisierungen durch. Dadurch erhalten wir entscheidende Erkenntnisse über die Degradationsmechanismen bis auf die Ebene der Rohstoffe.

Ergänzt werden diese Tests durch die Erforschung und Entwicklung neuer Katalysatorgenerationen. Ziel ist es, den Einsatz von Platin zu reduzieren und hochreaktive Katalysatorschichten zu entwickeln, die die Effizienz und Haltbarkeit unserer Produkte weiter verbessern und möglichst niedrige Gesamtbetriebskosten ermöglichen.